[發明專利]一種氮化鎵薄膜及其制備方法和石墨烯薄膜及其制備方法

在審

• 申請號: 201710192463.6
• 申請日: 2017-03-28
• 公開（公告）號: CN106960781A
• 公開（公告）日: 2017-07-18
• 發明（設計）人: 劉志斌
• 申請（專利權）人: 劉志斌
• 主分類號: H01L21/02
• 分類號: H01L21/02
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司11332
• 代理人: 孟金喆,胡彬

1.一種氮化鎵薄膜的制備方法，其特征在于，包括：

提供一半導體襯底，在所述半導體襯底上形成氮化鎵緩沖層；

在所述氮化鎵緩沖層上依次形成具有第一孔隙結構的石墨烯催化層和具有第二孔隙結構的石墨烯掩膜層，所述第一孔隙結構和所述第二孔隙結構相同；

在所述石墨烯掩膜層的表面上以及在所述石墨烯掩膜層的孔隙中裸露的所述氮化鎵緩沖層的表面上外延生長氮化鎵層。

2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述半導體襯底為硅襯底，所述硅襯底的晶面指數為(100)或(111)。

3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述氮化鎵緩沖層的厚度小于或等于2μm；

所述石墨烯催化層的厚度大于或等于0.2nm且小于或等于10nm；

所述石墨烯掩膜層的厚度大于或等于0.2nm且小于或等于2nm；

從所述氮化鎵緩沖層面向所述半導體襯底的一側表面至所述氮化鎵層背離所述半導體襯底的一側表面的厚度大于或等于5μm。

4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，在所述半導體襯底上形成氮化鎵緩沖層的具體執行過程包括：

將所述半導體襯底放置在溫度環境超過900℃的反應室中，在所述反應室中通入TMGa氣體和NH₃氣體，載流氣體為H₂氣，采用金屬有機化合物化學氣相沉積法在所述半導體襯底上外延生長厚度小于或等于2μm的所述氮化鎵緩沖層。

5.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述石墨烯催化層的組成材料包含Cu、Ni、Pt、Co、Ti和Fe中的任意一種，或者，所述石墨烯催化層的組成材料包含Cu、Ni、Pt、Co、Ti和Fe中的任意多種組成的合金。

6.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，形成所述石墨烯掩膜層的具體執行過程包括：

將形成有所述石墨烯催化層的第一基底放置在溫度環境處于800～1000℃的反應室中，在所述反應室中通入含碳氣體，采用化學氣相沉積法在所述第一基底的具有所述石墨烯催化層的區域上生長厚度大于或等于0.2nm且小于或等于2nm的所述石墨烯掩膜層，使所述石墨烯掩膜層具有與所述第一孔隙結構相同的第二孔隙結構。

7.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，在所述石墨烯掩膜層的表面上以及在所述石墨烯掩膜層的孔隙中裸露的所述氮化鎵緩沖層的表面上外延生長氮化鎵層的具體執行過程包括：

將形成有所述石墨烯掩膜層的第二基底放置在溫度環境超過900℃的反應室中，在所述反應室中通入TMGa氣體和NH₃氣體，載流氣體為H₂氣；

所述石墨烯掩膜層的孔隙中裸露的所述氮化鎵緩沖層的表面上同質外延生長出第一氮化鎵外延層，所述石墨烯掩膜層中的C＝C雙鍵斷裂且與所述TMGa氣體和NH₃氣體反應結合形成第二氮化鎵外延層，所述第一氮化鎵外延層生長并與所述第二氮化鎵外延層合并以外延生長厚度大于或等于5μm的所述氮化鎵層。

8.一種氮化鎵薄膜，其特征在于，包括：

半導體襯底，所述半導體襯底上形成有氮化鎵緩沖層；

所述氮化鎵緩沖層上依次形成有具有第一孔隙結構的石墨烯催化層和具有第二孔隙結構的石墨烯掩膜層，所述第一孔隙結構和所述第二孔隙結構相同；

所述石墨烯掩膜層的表面上以及所述石墨烯掩膜層的孔隙中裸露的所述氮化鎵緩沖層的表面上外延生長有氮化鎵層。

9.一種石墨烯薄膜，其特征在于，包括：

半導體襯底；

在所述半導體襯底上形成有具有第一孔隙結構的石墨烯催化層；

在所述石墨烯催化層上形成有具有第二孔隙結構的石墨烯層，所述第一孔隙結構和所述第二孔隙結構相同。

10.一種石墨烯薄膜的制備方法，其特征在于，包括：

提供一半導體襯底；

在所述半導體襯底上形成具有第一孔隙結構的石墨烯催化層；

在所述石墨烯催化層上形成具有第二孔隙結構的石墨烯層，所述第一孔隙結構和所述第二孔隙結構相同。